ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CẦU THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CẦU DẦM BTCT LIÊN TỤC ĐÚC HẪNG

ThiÕt kÕ s¬ bé ch-¬ng 1 pasb cÇu btd-l liªn tôc ®óc hÉng 3 ch-¬ng 1 PASB cÇu dÇm hép btd-l liªn tôc ®óc hÉng Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng 4 !"! #$%$ &'$() *')+, ! ! "#$"%&'"()*+,"(-*" !"#$ % &%&%$'($)*+$,#-".$/01'$23-$ 435$#67$ '849:$;<="$)>,$?$"#@7$AB,$#C".$ 10.0 -40.90 -4.90 -37.85 -1.85 -28.325 2.675 11.49 13.314 15.615 16.215 Tên cọc Khoảng cách lẻ (m) Cao độ tự nhiên (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 4.32 2.89 1.48 0.36 -1.20 -2.54 -3.46 -4.86 -5.88 -4.92 -7.61 -8.74 -8.00 -8.27 -7.64 -5.29 -3.84 -2.46 0.33 1.29 2.65 4.30 4.92 15.0016.0012.0016.0016.0012.0016.0019.0016.0019.0012.0012.0018.0015.0019.0019.0012.0019.0016.0016.0021.0012.00 24 5.32 15.00 Sét pha bụi cát màu xám nâu Cát hạt thô màu váng xám Cát hạt trung màu xám đen Cát pha bụi sét màu xám xanh K hi u đ a ch t 10000 MNCN:4.50 MNTT:1.00 MNTN:-1.40 1200007250045000 L=36 m, N=12 cọc. Cọc khoan nhồi d=1500mm -28.325 Cọc khoan nhồi d=1000mm L=31 m, N=8 cọc. 11.49 2.675 1 : 1 . 2 5 8.475 5000 7000 11500 15.615 13.314 -1.85 -4.90 10.0 8.80 3000 3000 11500 7000 5000 3000 3000 A2p4p3p2p1A1 L=31 m, N=8 cọc. Cọc khoan nhồi d=1000mm Cọc khoan nhồi d=1500mm L=36 m, N=8 cọc. L=36 m, N=8 cọc. Cọc khoan nhồi d=1500mm Cọc khoan nhồi d=1500mm L=36 m, N=12 cọc. 368000, R = 3000m 4500072500120000 80000 -37.85 -40.90 65006500 8.475 1 : 1 . 2 5 8.80 Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng 5 Cầu đXợc bố trí theo sơ đồ: 45 + 72.5 + 120+ 72.5 + 45m. Chiều dài toàn cầu: L = 368m. Cầu gồm 4 trụ P1, P2, P3, P4 và 2 mố A1, A2. Hai nhịp biên dầm hộp đúc trên đà giáo dài 45 m từ mố A1 và từ mố A2. Trên hai trụ P2, P3 đúc hẫng cân bằng. ĐXờng cong đứng R = 3000m, L = 239.8m Độ dốc dọc cầu : 4%. Độ dốc ngang cầu : 2%. ! !."/0%"(1*"2)-+"%&3+" Cầu đXợc thi công theo phXơng pháp đúc hẫng cầu bằng đối xứng. Dầm tiết diện hình hộp có chiều cao tại gối 6.0m, tại giữa nhịp và phần nhịp biên có chiều cao 2.5m. Cao độ đáy dầm thay đổi theo quy luật parabol bậc 2 đảm bảo yêu cầu chịu lực và mỹ quan. Mặt cắt ngang cầu dạng hình hộp, thành xiên, phần cánh hẫng của hộp 4m, sXờn dầm có chiều dầy 45 cm, bản nắp hộp không thay đổi dầy 30cm, bản đáy hộp thay đổi từ 80 cm tại gối đến 30 cm tại giữa nhịp. !"#$%&%&D$E$FG)$,H)$".I".$JK)$,L-"#@7$ Vật liệu dùng cho kết cấu: ỹ Bê tông loại B (40 Mpa). ỹ Cốt thép cXờng độ cao lấy theo Tiêu chuẩn ASTM A416M grade 270. 4300 6000 2500 4 5 0 300 800 R 400 R 200 2500452 600 R 200 4 5 0 4592 R 400 600 4138 2300 250 300 225 900 R 200 R 400 R 200 R 400 320413845225002300 300 19100 1500400 400400 4001500 Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng 6 ỹ Thép thXờng lấy theo ASTM A706M. ! !4"/0%"(1*"2)5+"6789" ! !4! ":$"(-*" Dùng mố chữ U bê tông cốt thép đặt trên móng cọc khoan nhồi đXờng kính cọc 1m, chiều dài cọc 31m. ! !4!.";&<"(-*" Dùng trụ thân đặc BTCT thXờng đổ tại chỗ đặt trên móng cọc khoan nhồi đXờng kính cọc 1.5m, chiều dài cọc 36m. !"- ./+' &01+ 2'34+, 1+ 54 67 Nội dung tính toán gồm: ỹ Tính toán kết cấu nhịp trong giai đoạn khai thác ỹ Tính duyệt hai mặt cắt trên trụ và giữa nhịp ỹ Tính toán 1 trụ, 1 mố sơ bộ tính toán số cọc. !.! ";'+)"%=>+"?0%"(1*"+)@2" !.! ! "A)9B"C$%"C-D" Công tác chia đốt dầm tuỳ thuộc vào năng lực thi công của xe đúc. Ta chia đốt nhX sau: !"#$%&D&%$M$1N$AO$,#<I$A()$P35&$ Đốt trên đỉnh trụ K0 dài 12m. Các đốt K1 K9 dài 3m. Các đốt K10 K13 dài 3.5m. Các đốt K14 K16 dài 4m. K17 p3 59000 (Đúc hẫng cân bằng) ĐXờng tim kết cấu nhịp 2000 Đoạn hợp long 4 @ 3500 = 14000 9 @ 3000 = 27000 12000 6000 6000 K0K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 K14 K15 K16 3 @ 4000 = 12000 1000 Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng 7 !.! !."E>("C@+)"()9F*"(B="6-D"%G9"(>("DH%"(I%"" Giả thiết đáy dầm có cao độ thay đổi theo quy luật parabol bậc 2. $ $ $ !"#$%&D&%&DI$E$1N$AO$QR,$A@"#$7#SN".$)*!"#$)#IT$AU<$P35$ PhXơng trình Parabol bậc 2 có dạng: y=ax 2 + bx + c Tại điểm A1, x=0, y = 6 ta có 0 = c => c = 6 Tại điểm A2, x = 57.5, y = 2.5 ta có +ì= +ì+ì= ba ba 5.5720 65.575.575.2 2 Giải hệ phXơng trình trên ta tìm đXợc các hệ số : a = 0.0010586 b = -0.12174 Vậy đXờng cong Parabol biểu diễn cao độ đáy dầm có phXơng trình: y = 0.0010586x2 - 0.12174x + 6 TXơng tự nhX vậy, phXơng trình biểu diễn cao độ mép trên của bản đáy có dạng: y = a1x 2 + b1x + c1. Tại điểm B1, x=0, y = 5.2 ta có 0 = c1 => c1 = 5.2 Tại điểm B2, x = 57.5, y = 2.2 ta có +ì= +ì+ì= ba ba 5.5720 2.55.575.572.2 2 6 60 5.2 1.5 2.5 57.5 1 A1 (0, 6) Y x A2 (57.5, 2.5) B2 (57.5, 2.2) B1 (0, 5.2) 2.2 o Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng 8 Giải hệ phXơng trình trên ta tìm đXợc các hệ số : a = 0.0009073 b = -0.10435 Vậy đXờng cong Parabol biểu diễn cao độ đáy dầm có phXơng trình: y = 0.0009073x2 - 0.10435x + 5.2 Ta xác định đXợc chiều cao dầm tại các mặt cắt nhX sau: !"#$%&D&%&DV$M$W@$)*+$,R,$5G)$,H)$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$'X".$%&D&%&D$M$2#<Y-$,IZ$P35$)[<$,R,$5G)$,H)$ Mặt cắt Khoảng cách lẻ (m) Khoảng cách tới tim khối K0 (m) Chiều cao dầm (m) Chiều dày bản đáy (m) S0 0 0 6 0.8 S1 6 6 5.474 0.725 S2 3 9 5.146 0.678 S3 3 12 4.838 0.634 S4 3 15 4.549 0.593 S5 3 18 4.279 0.554 S6 3 21 4.029 0.518 S7 3 24 3.797 0.485 S8 3 27 3.584 0.455 S9 3 30 3.390 0.427 S10 3 33 3.216 0.402 S11 3.5 36.5 3.036 0.377 S12 3.5 40 2.882 0.355 S13 3.5 43.5 2.754 0.337 S14 3.5 47 2.652 0.322 S15 4 51 2.568 0.310 S16 4 55 2.517 0.303 K16 K15 K14 K13 K12 K11 K10 K9 K8 K7 K6 K5 K4 K3 K2 K1K0 K17 S16 s15 s14 s13 s12 s11 s10 s9 s8 s7 s6 s5 s4 s3 s2 s1 S0 S17 Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng 9 S17 4 59 2.500 0.300 !.! !4";'+)"%=>+"CH("%&7+,")J+)")K("%90%"69L+" Mặt cắt đặc trXng kết cấu nhịp có các kích thXớc nhX sau: Các kích thXớc thay đổi phụ thuộc vào vị trí mặt cắt bao gồm: chiều cao dầm, chiều rộng và chiều cao bản đáy. Các đặc trXng hình học của tiết diện đXợc tính bằng AutoCAD. 'X".$%&D&%&\$M$]G,$)*S".$#!"#$#^,$,R,$5G)$,H)$ Mặt cắt Chiều cao dầm (m) Chiều dày bản đáy (m) Chiều rộng bản đáy (m) Diện tích (m 2 ) Vị trí trục trung hoà (m) Mô men quán tính Jx (m 4 ) S0 6.000 0.800 8.600 19.93 2.897 113.8455 S1 5.474 0.725 8.688 18.787 2.581 89.5563 S2 5.146 0.678 8.742 18.067 2.386 79.1197 S3 4.838 0.634 8.794 17.387 2.204 64.6663 S4 4.549 0.593 8.842 16.748 2.036 54.918 S5 4.279 0.554 8.887 16.141 1.88 46.6326 S6 4.029 0.518 8.929 15.578 1.738 39.6684 S7 3.797 0.485 8.967 15.056 1.608 33.8029 S8 3.584 0.455 9.003 14.572 1.489 28.831 S9 3.390 0.427 9.035 14.134 1.384 24.826 S10 3.216 0.402 9.064 13.735 1.291 21.4774 S11 3.036 0.377 9.094 13.329 1.196 18.3274 S12 2.882 0.355 9.120 12.975 1.117 15.8569 S13 2.754 0.337 9.141 12.683 1.052 13.9684 S14 2.652 0.322 9.158 12.444 1 12.5565 S15 2.568 0.310 9.172 12.249 0.958 11.4655 4 5 0 300 800 R 400 R 200 2500452 600 R 200 4 5 0 2500 4592 R 400 600 4138 2300 6000 250 300 225 900 R 200 R 400 R 200 R 400 320413845225002300 5250 4300 4586 4964 300 19100 Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng 10 S16 2.517 0.303 9.181 12.134 0.934 10.8356 S17 2.500 0.300 9.183 12.09 0.925 10.6221 (Vị trí mặt cắt xem hình 1.2.1.2b) !.! !M";N9"%&K+,"OP"%Q")R2"%N9"%&K+," Các loại tải trọng và hệ số tải trọng ;N9"%&K+,"SN+"%)5+"(TB"(>("SU"2)V+"?0%"(1*"OP"%)90%"S@"2)<"2)9"?0%"(1*"WXAY" Trong trXờng hợp này, DC là tải trọng bản thân các đốt dầm. Để đơn giản trong tính toán, ta giả thiết trong mỗi đoạn chiều cao dầm thay đổi tuyến tính. Khi tính ta coi nhX trọng lXợng dầm trong một đốt phân bố đều và có giá trị theo tiết diện giữa đốt (Lấy giá trị trung bình của 2 mặt cắt 2 bên). Trọng lXợng các khối tính theo công thức: P i = V i ì = S i ì ì i l Trong đó: V i = thể tích khối thứ i. l i = Chiều dài khối thứ i = Trọng lXợng riêng của bê tông, = 24.525 kN/m 3 . S = Diện tích mặt cắt ngang của khối. Tĩnh tải rải đều của các khối tính theo công thức DC = = i i l P S ì 'X".$%&D&%&_&%$M$8`"#$)X<$*X<$AY-$,aI$,R,$J#(<$ Khối Chiều dài (m) Diện tích (m 2 ) DC (kN/m) K0 6 19.359 474.770 K1 3 18.427 451.923 K2 3 17.727 434.752 K3 3 17.067 418.574 K4 3 16.444 403.299 K5 3 15.860 388.958 K6 3 15.317 375.649 K7 3 14.814 363.317 K8 3 14.353 352.005 K9 3 13.934 341.742 K10 4 13.532 331.876 K11 4 13.152 322.553 K12 4 12.829 314.628 ThiÕt kÕ s¬ bé ch-¬ng 1 pasb cÇu btd-l liªn tôc ®óc hÉng 11 K13 4 12.563 308.111 K14 4 12.347 302.799 K15 4 12.192 298.997 K16 4 12.112 297.038 ;N9"%&K+,"SN+"%)5+"(TB"Z82"2)T"DH%"OP"(>("%9L+"'()"([+,"(U+,"WX\Y" ;&K+,"Z7R+,"ZB+"(B+"" !"#$%&D&%&_I$M$b+,#$)#Sc,$;I"$,I"$ TÜnh t¶i r¶i ®Òu cña lan can DW lc = 2x(0.083532x24.525 + 0.75) = 2x2.8 = 5.6 kN/m ;&K+,"Z7R+,",]"()I+"S>+) 400 200 174 370 400 200 455 944 1250 600 200 400 Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng 12 Tĩnh tải rải đều của gờ chắn bánh DW gc = 2x(0.260x24.525 + 0.3) = 2x6.6765 = 13.353 kN/m. ;&K+,"Z7R+,"Z82"2)T"DH%"(-*" Mặt cầu gồm các lớp sau đây (theo thứ tự từ trên xuống dXới): ỹ Lớp bê tông Asphalt dày 5cm. DW AC = 0.05 x 14.5 x 2.3 x 9.81 = 16.36 kN/m ỹ Lớp bê tông xi măng bảo hộ dày 3cm. DW CC = 0.03 x 14.5 x 2.4 x 9.81 = 10.24 kN/m ỹ Lớp phòng nXớc dày 1cm. DW WP = 0.01 x 14.5 x 1.5 x 9.81 = 2.13 kN/m ỹ Lớp tạo mui luyện. Chiều rộng vuốt mui luyện T = 1/3 chiều rộng mặt đXờng xe chạy. Bán kính mui luyên R = n i B 3 = 02 . 0 3/5.14 = 241.67m. Chiều dày trung bình 5.85cm. DW CF = 0.0585 x 14.5 x 2.4 x 9.81 = 19.97 kN/m Tổng tải trọng do các lớp phủ mặt cầu gây ra DW lp = 16.36 + 10.24 + 2.13 + 19.97 = 48.7 kN/m ;Q+,"%N9"%&K+,"6="X\",5^"&B" DW = 5.6 + 13.353 + 48.7 = 67.653 kN/m ;N9"%&K+,"%)9"([+,"(Theo 5.14.2.3.2 TCN-272-01) Hoạt tải thi công phân bố đXợc lấy bằng tải trọng rải đều CLL = 0.48 x 19.1 = 9.168 kN/m cho một bên cánh hẫng và bằng 0.24 x 19.1 = 4.584 kN/m cho bên kia. Thiết bị thi công chuyên dùng chọn loại xe đúc có CE = 800kN đặt cách mép khối 0.5m. _=G%"%N9"(Theo 3.6 TCN-272-01) Hoạt tải thiết kế gồm có: HL-93, xe hai trục (Tandem), tải trọng làn và ngXời đi bộ lấy theo quy trình 22TCN-272-01. Tuỳ thuộc vào dạng đXờng ảnh hXởng mà lựa chọn giữa HL93 và xe hai trục để xếp tải sao cho bất lợi nhất. A>(")L"`$"%N9"%&K+, (Theo 3.4.1 TCN-272-01) ỹ Hệ số điều chỉnh tải trọng i =1 ỹ Hệ số tải trọng i : tuỳ thộc vào tổ hợp tải trọng ta sẽ có các hệ số i khác nhau. [...]... dây 2.2 Tính toán phương án sơ bộ Nội dung tính toán gồm: ỹ Tính toán, lựa chọn sơ bộ các thông số kỹ thuật ỹ Tính duyệt dây văng ỹ Tính duyệt tại mặt cắt giữa nhịp và mặt cắt tại vị trí trụ tháp ỹ Tính toán một trụ, một mố, sơ bộ tính toán cọc 2.2.1 Tính toán, lựa chọn sơ bộ các thông số kỹ thuật 2.2.1.1 Phân nhịp cầu và chiều dài khoang dầm Với cầu dây văng có thể có các sơ đồ một, hai, ba và nhiều... kết cấu và thiết bị phụ phi kết cấu (DC) Do kết cấu phần trên 24 Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng DC do kết cấu phần trên gây ra chính là trọng lượng kết cấu nhịp truyền xuống gối với sơ đồ làm việc là dầm liên tục 5 nhịp DC = 5703.24 Do tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng (DW) DW tác dụng váo kết cấu khi kết cấu đã làm việc theo sơ đồ dầm liên tục 5 nhịp... mm2 1.2.1.7 Kiểm toán sức kháng uốn Sức kháng uốn tính toán Theo điều 5.7.3.2.1 22TCN-272-01 Sức kháng uốn tính toán được lấy như sau Mr = Mn Trong đó Mn = Sức kháng uốn danh định = Hệ số sức kháng quy định ở điều 5.5.4.2, = 1 Vậy Mr = Mn Theo 5.7.3.2.2 22TCN-272-01, sức kháng uốn danh định của mặt cắt chữ T được tính như sau: 17 Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng Mn = Apsfps(dP... Căn cứ vào trình tự thi công và sơ đồ kết cấu ta chia ra các giai đoạn tính toán như sau: ỹ Giai đoạn thi công hẫng từ hai trụ P2 và P3; ỹ Hợp long nhịp biên A1-P1 và P4-A2; ỹ Hợp long nhịp giữa P2-P3; ỹ Hoàn thiện cầu, tháo xe đúc, ván khuôn, các loại thiết bị thi công; ỹ Giai đoạn khai thác Tiến hành tính toán nội lực tại các mặt cắt dưới tác dụng của tải trọng trong từng giai đoạn Để từ đó tính ra... 11500 Hình1.2.2 - Kích thước cơ bản của trụ cầu 1.2.2.2 Tải trọng Tĩnh tải 19 Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng Do trọng lượng bản thân của các bộ phận kết cấu và thiết bị phụ phi kết cấu (DC) Do kết cấu phần trên DC do kết cấu phần trên gây ra chính là tải trọng của các đốt đúc truyền xuống ngay trong quá trình thi công hẫng Kết quả tính như sau: Bảng 1.2.2.2a Tĩnh tải bản thân... 4.32 3200 24 5.32 2.1 5800 Thiết kế sơ bộ Ch-ơng 2 PSSB Cầu dây văng Giới thiệu chung 2.1.1 Bố trí chung cầu 32 Thiết kế sơ bộ Ch-ơng 2 PSSB Cầu dây văng Cầu được bố trí theo sơ đồ: 85 + 183.6 + 85m Chiều dài toàn cầu: L = 364.6 m Cầu gồm 2 trụ tháp P1, P2 và 2 mố A1, A2 Đường cong đứng R = 3000m, L = 239.8m Độ dốc dọc cầu : 4% Độ dốc ngang cầu : 2% 2.1.2 Kết cấu phần trên Kết cấu nhịp có mặt cắt ngang... khả năng chịu lực của của mặt cắt trong cả giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác Kết quả tính toán như sau: Kiểm toán sức kháng uốn tại các mặt cắt trên trụ và giữa nhịp Mặt Aps dp a fps Mr Mu Kết quả cắt Số bó Loại 22 66 13T 120120 5835 690.4 1674 -1103896 -992213 Đạt 40 119400 Đạt 19T 31920 2335 82.35 1674 122565 12 1.2.2 Tính toán trụ cầu 1.2.2.1 Các kích thước cơ bản 3000 8.80 13700 10700 9000... nhất (nội lực tính toán) sinh ra dưới tác dụng của tải trọng đã xét đến các hệ số tải trọng dùng trong trạng thái giới hạn cường độ I QDC = Nội lực lớn nhất (nội lực tính toán) sinh ra dưới tác dụng của DC QDW = Nội lực lớn nhất (nội lực tính toán) sinh ra dưới tác dụng của DW QLL+IM=Nội lực lớn nhất (nội lực tính toán) sinh ra dưới tác dụng của HL-93 hoặc xe hai trục có xét tới hệ số làn và lực xung... Vậy PDCdầm = 2*21505 = 43010 kN Do kết cấu phần dưới STT Tên kết cấu 1 2 3 Tổng Bệ móng Thân trụ Đá kê gối Thể tích Trọng lượng (m3) (KN) 552.00 13537 268.20 6577 3.84 90.41 20206 Tổng DC do kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới PDC = 43010 + 20206 = 63216 kN Do tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng (DW) DW tác dụng váo kết cấu khi kết cấu đã làm việc theo sơ đồ dầm liên tục 5... tục 5 nhịp Do đó để tính DW, sử dụng SAP2000 lấy ra giá trị phản lực gối tại vị trí trụ P2 khi kết cấu chịu tải trọng DW 20 Thiết kế sơ bộ ch-ơng 1 pasb cầu btd-l liên tục đúc hẫng Hình 1.2.2.2 - Phản lực gối do DW PDW = 7336.26 kN Hoạt tải Lấy 90% phản lực gối lớn nhất khi xếp 2 xe cách nhau 15m Sử dụng xe tải thiết kế và xe hai trục, lấy giá trị lớn hơn trong hai giá trị này, kết hợp với tải trọng . đXờng kính cọc 1m, chiều dài cọc 31m. ! !4!.";&<"(-*" Dùng trụ thân đặc BTCT thXờng đổ tại chỗ đặt trên móng cọc khoan nhồi đXờng kính cọc 1.5m, chiều dài cọc 36m. !"-